2.1 Диэлектрические свойства волокон.
Основные характеристики диэлектриков зависят от их полярности – полярных функциональных групп: -OH; -NH2; -NH-; -COOH; -CONH- и других.
Для неполярных диэлектриков справедливо уравнение Максвелла (электронная поляризация):
Для полярных диэлектриков это уравнение
может быть преобразовано:
;
где n – показатель преломления (обычно для желтой линии натрия ND);
ε - диэлектрическая проницаемость;
Величина
может быть мерой полярности полимера
(волокна).
Важными характеристиками диэлектриков являются:
- удельное электрическое сопротивление;
- диэлектрическая проницаемость;
- тангенс угла диэлектрических потерь.
ρ – удельное электрическое сопротивление;
-
удельная электрическая проводимость
ε - диэлектрическая проницаемость;
с – емкость конденсора, заполненного волокнами (нитями); с0 – емкость конденсора с воздушным диэлектриком
tg δ – тангенс угла диэлектрических потерь.
- угол потерь (
);
- угол сдвига между током и напряжением
для реального конденсора с потерями;
- круговая частота; С – емкость
конденсатора; R – активное
сопротивление; G – активная
проводимость; f – частота
переменного тока, Гц.
Диэлектрические характеристики:
Для волокон из полярных полимеров:
В мокром состоянии для полярных
(гидрофильных) волокон:
Ч
астотная
зависимость диэлектрических характеристик.
Диэлектрические потери (поглощенная мощность):
E – напряженность электрического поля.
Кинетика диэлектрического нагрева:
повышение температуры от времени
.
Полимеры, волокна* |
ρ, ом. м |
ε |
Δ ε |
n2 |
tg δ |
ПТФЭ |
1015-1017 |
2,0 |
≈0 |
1,9 |
≈10-4 |
ПП |
1014-1015 |
2,2 |
≈0 |
2,2 |
≈10-4 |
Полимиды** |
1015-1016 |
3,3 |
- |
- |
≈10-3 |
ПЭТФ |
1013-1014 |
3,2 |
0,5 |
2,7 |
≈10-3 |
ТА Целлюлоза |
1011-1012 |
3,2 |
0,8 |
2,4 |
≈10-2 |
Целлюлоза |
1010-1011 |
4,0 |
1,6 |
2,4 |
≈10-2 |
* - в сухом состоянии; ** - термостойкий полимер (сохраняет свойства до 250 ºС).
2.2. Электризуемость
Способность материалов в определенных условиях накапливать на поверхности статическое электричество называется электризуемостью.
При соприкосновении, трении текстильных материалов на их поверхности протекает одновременно 2 процесса: процесс генерации (возникновения) зарядов статического электричества определенной полярности и процесс диссипации (рассеивания, стекания) зарядов. Электризация тел обнаруживается, когда равновесие между этими процессами нарушается.
Текстильные волокна обладают диэлектрическими (электроизолирующими) свойствами, однако наличие на поверхности волокон влаги и электролитов создает условия для резкого увеличения электропроводности материалов.
Статическая электризация возникает при соприкосновении и разделении (трении) материалов.
Знак заряда у материала с более высоким значением ε (диэлектрическая проницаемость) положителен, величина заряда пропорциональна Δε.
Электризуемость оценивают следующими параметрами: